عامل احتكاك ستوكس Calculator
يحدد عامل احتكاك ستوكس ثابت التناسب الذي يربط قوة السحب على جزيء كروي بسرعته في سائل لزج.
Formula first
Overview
يميز هذا العلاقة بين ظروف الحدود على سطح الكرة، حيث يفترض 'عدم الانزلاق' أن سرعة السائل عند سطح الجزيء تتطابق مع سرعة الجزيء، ويفترض 'الانزلاق الحر' أن الإجهاد القصري صفر على السطح. هذه العوامل أساسية في ديناميكيات السوائل ذات أرقام رينولدز المنخفضة، حيث تكون القوى القصورية مهملة مقارنة بالقوى اللزجة. التمييز بين هذين الوضعين حاسم عند نمذجة الجسيمات المجهرية أو الكيانات البيولوجية في أنظمة تدفق ستوكس.
Symbols
Variables
f = f
Apply it well
When To Use
When to use: استخدم هذه العلاقة عند تحديد قوة السحب على جسم كروي يتحرك عبر سائل بأرقام رينولدز منخفضة للغاية (Re << 1).
Why it matters: تؤسس الحدود النظرية للسحب الهيدروديناميكي بناءً على نموذج التفاعل السطحي، وهو أمر ضروري لحساب معدلات الترسيب ونقل الجسيمات المجهرية.
Avoid these traps
Common Mistakes
- تطبيق عامل عدم الانزلاق على أنظمة تسبب فيها التشحيم السطحي أو فقاعات الغاز انزلاقًا.
- افتراض أن النتيجة تنطبق على الجسيمات غير الكروية، والتي تتطلب تصحيحات هندسية مختلفة.
One free problem
Practice Problem
إذا تطلب تجربة نمذجة حركة فقاعة غاز في سائل، فما هو شرط حدود عامل الاحتكاك الأكثر ملاءمة نظريًا؟
Hint: فكر فيما إذا كان السائل الموجود على سطح فقاعة الغاز مقيدًا بنفس سرعة الفقاعة.
The full worked solution stays in the interactive walkthrough.
References
Sources
- Batchelor, G. K. (1967). An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge University Press.
- Happel, J., & Brenner, H. (1983). Low Reynolds Number Hydrodynamics. Martinus Nijhoff Publishers.
- [object Object]
- Wikipedia: Stokes' drag law
- NIST CODATA: Dynamic viscosity
- Britannica, Stokes' law
- IUPAC Gold Book, Stokes' law
- Wikipedia, Stokes' drag equation